专利名称：一种u型提环类铸钢件的铸造方法
技术领域：
本发明属于机械设备制备技术领域，涉及一种U型提环类铸钢件的铸造方法。
背景技术：
提环是石油钻机游吊系统上重要的起吊零件(毛坯为铸钢件)，属于低合金铸钢件，零件技术要求包括①铸件表面进行磁粉探伤，应符合APASPEC 8C《钻井和采油提升设备规范》中第8. 4. 7条的规定，并达到PSLl级质量要求；②加工表面进行超声波探伤,应符合APA SPEC 8C《钻井和采油提升设备规范》中第8. 4. 8条的规定，并达到PSLl级质量要求。③提环两端圆环内孔处进行着色探伤，应符合GB9443-88标准B级的规定。
提环外形类似U字型，材料属于低合金铸钢件，截面近似于方形(O. 8 =宽厚比^ I. 2)，属于典型的U型杆状铸钢件，按常规的杆状铸钢件铸造方案一般采用水平分型、水平造型、水平浇注、根据热节大小采用模数法计算冒口大小，再根据补缩距离设置冒口数量或冷铁，如图3和图5的两种方案。这两种方案铸造出来的提环，经超声波探伤检测，发现提环冒口之间的中心部分存在较大范围的内部组织缺陷，两个孔周围也存在探伤缺陷，一次探伤合格率几乎为零，严重影响产品质量。因此，研究新的解决现有技术铸造U型提环的心部存在组织缺陷的铸造工艺，势在必行。
发明内容
本发明的目的是提供一种U型提环类铸钢件的铸造方法，解决了现有技术中U型提环类杆状铸钢件超声波探伤心部存在组织缺陷，影响探伤合格率的问题。本发明所采用的技术方案是，一种U型提环类铸钢件的铸造方法，按照以下步骤实施步骤I、设置工艺部位I. I)提环采用水平中间分型；I. 2)在提环上下表面和两个圆孔内圆表面添加相应的加工余量；I. 3)在两个圆孔处设置砂芯及芯头，在提环两个末端的圆弧处设置一道拉筋；I. 4)在提环最厚处设置一个大明冒口；I.5)在每个圆孔处设置一个小冒口；I. 6)在提环末端区下底面分别设置一个成型冷铁B ；I. 7)在提环上端面设置有一个整体形式的冒口补贴；I. 8)安装阶梯型的浇注装置B ;步骤2、实施铸造2. I)按上述的工艺设置，制作提环的模型和芯盒；2. 2)在模型和芯盒中安装好大明冒口、小冒口、浇注装置B和成型冷铁B ；2. 3)喷刷涂料，使用铸钢用呋喃树脂砂常用的锆英粉酒精快干涂料涂刷型腔3 4遍;
2. 4)合箱，并将合好的砂箱倾斜10° 13°，使得大明冒口在铸件最高点处；2. 5)浇注，浇注温度控制在1570°C 1600°C，先从浇注装置B处进行浇注，浇注时先快后慢，等浇至大明冒口约1/3 1/2处时，停止浇注，在大明冒口中加入保温剂，改为从大明冒口浇注，浇满后点浇2 3次；2. 6)开箱，8 12小时后开箱，采用振动清砂，对提环表面的粘砂和成型冷铁B用机械清除干净，紧接着切割开大明冒口、小冒口、冒口补贴和浇注装置B，即成。本发明的有益效果是，采用U型提环最厚处(即圆弧处)设置一个大明冒口、末端设置小冒口、冒口之间加补贴、末端设置冷铁、浇注时采用倾斜浇注相结合的铸造方案，现场生产时严格控制浇注温度、浇注方法和正火处理温度和时间。该方法的应用彻底解决了 U型提环类杆状铸钢件超声波探伤心部存在组织缺陷的问题。同时节约了钢液，又为模型制作和造型过程提供便利，生产出的提环毛坯合格，保证了石油钻采游吊系统关键件的质量。
图I是本发明方法所要铸造的提环结构示意图；图2是图I的侧视图；图3是现有技术采用的提环铸造方案一；图4是图3的水平状态截面图；图5是现有技术采用的提环铸造方案二 ；图6是图5的水平状态截面图；图7是本发明方法采用的提环铸造方案三；图8是图7的水平状态截面图。图中，I.提环，2.圆孔，3.拉筋，4.保温冒口 A，5.浇注装置A，6.砂芯及芯头，7.保温冒口 B，8.保温冒口 C，9.方块冷铁A，10.大明冒口，11.小冒口，12.冒口补贴，13.浇注装置B，14.成型冷铁B。
具体实施例方式参照图I、图2，是本发明的U型提环类铸钢件的铸造方法，所要制作的提环I的结构示意图，提环I两个弯头的末端处分别设置有一个圆孔2。参照图3、图4，是现有技术的采用的提环铸造方案一即采用水平造型，水平浇注，设置安装浇注装置A5，在提环I上均布4个大小相同的保温冒口 A 4，设置拉筋3，圆孔2处设置砂芯及芯头6。参照图5、图6，是现有技术采用的提环铸造方案二 即采用水平造型，水平浇注，两圆孔2处分别设置有一个大小相同的保温冒口 C 8，中间最厚处(即圆弧腰处)设置一个较大的保温冒口 B 7，保温冒口 B 7与两个保温冒口 C 8中间部位分别设置有一块方块冷铁A 9 (放置于提环I下底面处)。参照图7、图8，是本发明的U型提环类铸钢件的铸造方法，其提环铸造的工艺设置及制作全过程，按照以下步骤实施步骤I、设置工艺部位I. I)考虑造型和模型制作方便，提环I采用水平中间分型；
I. 2)根据中国国标的相关规定，在需要加工的提环I上下表面和两个圆孔2内圆表面添加相应的加工余量；I. 3)在两个圆孔2处设置砂芯及芯头6，在提环I两个末端的圆弧处设置一道拉筋3，防止凝固时发生变形，影响两圆孔2之间的定位尺寸大小；I. 4)根据模数法或其它计算方法，在提环I最厚处(即圆弧腰处)设置一个大明冒口 10 (即顶部大腰圆明冒口)；I. 5)提环I末端由于受两圆孔2影响易出现探伤缺陷，因此在每个圆孔2处设置一个小冒口 11 (即两个小腰圆保温冒口)；I. 6)为了加速提环I末端区先凝固，达到理想的顺序凝固的目的，在提环I末端区下底面分别设置一个成型冷铁B 14，该成型冷铁B 14的长度尺寸为从提环I最末端到提环 I长度方向1/3 1/2范围内，该成型冷铁B 14的厚度为提环I厚度的1/3 1/2，外形与提环边沿相当，如图7、图8 ;I. 7)为了增加大明冒口 10的补缩效果，在提环I上端面设置有一个整体形式的冒口补贴12，冒口补贴12的宽度较提环I宽度每边小3 5_，冒口补贴12的长度横贯提环I上端面，尺寸、具体位置和形状如图8 ；I. 8)安装阶梯型的浇注装置B 13，如图7、图8;步骤2、实施铸造2. I)按工艺设计图纸，制作提环I的模型(带冒口补贴和拉筋)和芯盒；2. 2)造型，采用水平造型，严格按工艺要求，在模型和芯盒中安装好大明冒口 10、小冒口 11、浇注装置B 13和成型冷铁B 14;2. 3)喷刷涂料，采用手工涂刷，使用铸钢用呋喃树脂砂常用的锆英粉酒精快干涂料涂刷型腔3 4遍；2. 4)合箱，并将合好的砂箱倾斜10° 13° (严格控制)，注意大明冒口 10 —定要在铸件最闻点处；2. 5)浇注，浇注温度为1570°C 1600°C，先从浇注装置B 13处进行浇注，浇注时先快后慢，等浇至大明冒口 10的1/3 1/2处时，停止浇注，在大明冒口 10中加入保温剂，改为从大明冒口 10浇注，浇满后点浇2 3次；2. 6)开箱，8 12小时后开箱，采用振动清砂，对提环I表面的粘砂和成型冷铁B 14用机械清除干净，紧接着切割开所有冒口、冒口补贴12和浇注装置B 13，即成。步骤3、后续工艺处理3. I) 一次喷砂，对提环I进行喷砂(即打磨和修复);3. 2)正火处理，对提环I进行高温正火处理，正火温度控制在900°C、30°C，时间控制为3飞小时；3. 3) 二次喷砂，对提环I重新进行喷砂；对提环I进行粗加工。实施例I制作DG675大钩提环，图号AC675001-04，生产顺序号1109，探伤报告编号Q/BOMCO J68-UT-BE012-2012，探伤结果合格。实施例2制作DG450大钩提环，图号AC315003-01，生产顺序号1131、1132、1134共3件，探伤报告编号Q/BOMCO G04.47-ZJ-E16-2011-11，探伤结果全部合格。实施例3制作DG315大钩提环，图号AC315003-01，生产顺序号1133，一批共2件，探伤报告编号Q/B0MC0 J68-UT-BE014-2012，探伤结果全部合格。生产顺序号1112、1106、1064、1102、1113、1108、1103、1110、1107 共 9 件，探伤报告编号Q/B0MC0 G04. 77-ZJ-E09-2011-11，探伤结果全部合格。本发明方法制作的U型杆状铸钢件提环，采用一种斜浇加冷铁和增加冒口补贴的方案，主要包括设置砂箱倾斜角度、冷铁形状及尺寸、冒口补贴形状及尺寸、冒口类型、大小及数量等，生产时严格控制浇注温度、浇注方法和正火处理温度和时间等，使毛坯探伤合格
率达98%以上，彻底解决了提环类U型杆状低合金铸钢件超声波探心部存在组织缺陷的技术难题。
权利要求
1. 一种U型提环类铸钢件的铸造方法，其特征在于，按照以下步骤实施 步骤I、设置工艺部位 I. I)提环(I)采用水平中间分型； I. 2)在提环(I)上下表面和两个圆孔(2)内圆表面添加相应的加工余量； I. 3)在两个圆孔(2)处设置砂芯及芯头(6)，在提环(I)两个末端的圆弧处设置一道拉筋(3)； I. 4)在提环(I)最厚处设置一个大明冒口( 10); I. 5)在每个圆孔(2)处设置一个小冒口(11); I. 6)在提环(I)末端区下底面分别设置一个成型冷铁B (14); I. 7)在提环(I)上端面设置有一个整体形式的冒口补贴(12); · 1.8)安装阶梯型的浇注装置B (13)； 步骤2、实施铸造 ·2.I)按上述的工艺设置，制作提环(I)的模型和芯盒； ·2. 2 )在模型和芯盒中安装好大明冒口( 10 )、小冒口( 11)、浇注装置B (13 )和成型冷铁B (14)；·2. 3)喷刷涂料，使用铸钢用呋喃树脂砂常用的锆英粉酒精快干涂料涂刷型腔3 4遍；·2. 4)合箱，并将合好的砂箱倾斜10° 13°，并使得大明冒口( 10)在铸件最高点处；·2. 5)浇注，浇注温度控制在1570°C 1600°C，先从浇注装置B (13)处进行浇注，浇注时先快后慢，等浇至大明冒口( 10) 1/3^1/2处时，停止浇注，在大明冒口( 10)中加入保温剂，改为从大明冒口( 10)浇注，浇满后点浇2 3次； ·2. 6)开箱，8 12小时后开箱，采用振动清砂，对提环(I)表面的粘砂和成型冷铁B (14)用机械清除干净，紧接着切割开大明冒口(10)、小冒口(11)、冒口补贴(12)和浇注装置B(13)，即成。
2.根据权利要求I所述的U型提环类铸钢件的铸造方法，其特征在于，所述的步骤1.6)中，所述的成型冷铁B(14)的长度尺寸为从提环(I)最末端到提环(I)长度方向的·1/3 1/2范围内，该成型冷铁B (14)的厚度为提环(I)厚度的1/3 1/2，外形与提环边沿相当。
3.根据权利要求I所述的U型提环类铸钢件的铸造方法，其特征在于，所述的步骤·1.7)中，所述的冒口补贴(12)的宽度较提环(I)宽度每边小3 5mm，冒口补贴(12)的长度横贯提环(I)上端面。
全文摘要
本发明公开了一种U型提环类铸钢件的铸造方法，在U型件的最厚处设置有一个大明冒口，在有孔的末端处设置有两个小冒口，在末端处设置有成型冷铁，在上表面设置有冒口补贴；采用水平造型，合箱后将砂箱倾斜10°~13°，使大明冒口置于铸件最高处；生产时严格控制浇注温度，浇注时先快后慢，等浇至大明冒口的1/3~1/2处时，停止浇注，在大明冒口中加入保温剂，改为从大明冒口浇注，浇满后点浇2～3次，随后的高温正火处理要严格控制温度和时间等。本发明的方法，节约了钢液，又为模型制作和造型过程提供便利，生产出的提环毛坯合格，保证了质量。
文档编号B22C9/08GK102921899SQ201210406120
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者李继峰, 李保峰, 马崇峰 申请人:宝鸡石油机械有限责任公司